Pollution chimique, organique et biologique

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1 Pollution chimique, organique et biologique

2 III-Pollution par des substances
Substances minérales Substances organiques III-1- les milieux aqueux

3 L’eau L’eau est apparue avec le refroidissement de la terre
Combinaison H et O Patrimoine de l’humanité menacé L’eau à l’origine de la vie : 70% du poids d’un être humain Présente des propriétés essentielles à la vie Eau présente dans de nombreux endroits de l’univers mais à l’état de vapeur ou de glace. Eau liquide présent que sur terre (dans 1milliard année, flux solaire +10%, plus d’eau liquide)

4 La quantité d’eau sur terre est énorme (1,38 milliards de km3),
      5 réservoirs constituent l’hydrosphère       -eaux de surface (océans, rivières)      -dépôts de glace, de neige       -les eaux souterraines       -l’atmosphère       -la biosphère -très peu d’eau utilisable

5 Prélèvement d’eau en France
Les usages de l’eau Secteur d’activité Prélèvement d’eau en France (milliards de m3) Centrales électriques 17 consommation 5 Autres activités industries 6 irrigation 4 Par ordre de prélèvement       - l’énergie         -la consommation et les usages domestiques        - l’industrie - l’agriculture Qualités physiologiques et biologiques requises pour l’eau dépendent des usages

6 Le cadre réglementaire des autorisations de rejets
la loi du 3 janvier 1992 sur l'eau Code de l'environnement Définition de bassins et de sous bassins Planification des actions pour amélioration de la qualités des eaux : Schémas Directeurs d'Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE) pour les bassins Schémas d'Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE) pour les sous bassins . celle des bonnes pratiques ou des meilleures technologies disponibles (arrêtes ministériels sectoriels ou par défaut dans l'arrêté ministériel du 2 février 1998.

7 En France, les Agences de l'Eau et les Comités de Bassin, regroupant les Agences et les Usagers, jouent un rôle déterminant dans le contrôle des pollutions à la source (primes à la dépollution, taxation des pollueurs...).

8 La pollution de l’eau 5 types de pollution
-pollution thermique -pollution mécanique (particules en suspension :limon, déchets végétation, plancton....) -la pollution radioactive -pollution chimique due aux polluants minéraux (60 à 90 % naturelle) et organiques (naturels et synthétiques) -pollution microbienne (virus, bactérie, phytoplancton, protozoaire) -caractéristiques naturelles de l’eau sont modifiées -si pollution alors risque de remettre en cause les usages de l’eau -impact sur environnement et sur développement économique

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10 III-12 La neutralité Le pH constitue une mesure de la concentration en ions H+. (norme T et T90-008) pH6<vie poisson < pH9 La valeur du pH conditionne les équilibres physicochimiques -> éléments toxiques: ex : équilibre bicarbonate HCO3-<=> CO2 pH<6 bicarbonate => CO2 toxique si >100mg/L ex:équilibre ammonium NH4+ <=> NH3 ammoniaque Si pH>8 NH4+ => NH3 toxique pour poissons entre 0,2 et 2mg/L

11 Impact acidité de l’eau
Depuis début des années 1950, apparition pluie acide dans régions industrielles Résulte pollution de l’air (dioxyde de soufre et oxydes d’azote, chlore) dissolution gaz dans la vapeur d’eau de l’atmosphère puis oxydation en acides (notamment sulfurique et nitrique) Acidification les précipitations. Pluie acides sur végétation, sol, milieux aquatiques Dans un premier temps, si présence de carbonates, H3O++ HCO3-=> CO2 + 2H2O neutralisation apport acide,

12 Sinon eaux acides endommagent les forêts et empoisonnent sols, lacs et rivières Si pH <5 , sels aluminium solubles (argile) Sels aluminium perturbent la photosynthèse Libération d’autres métaux toxiques plomb, cadnium pH~5-4, mort de presque tous organismes appart certaines algues et bactéries lacs acides dans pays scandinaves, au Canada ou au Japon eaux à cause vents

13 III 13-La turbidité Caractérise la non transparence de l’ eau.

14 Impact sur la turbidité: Les matières en suspension(MES)
Turbidité de l’eau  impact sur pénétration de la lumière, donc sur photosynthèse. MES: Ce sont des matières minérales (argiles) et des matières organiques (MO). MES:Mesurée en mg/L ou g/L correspondent à la masse de matière recueillie par filtration ou centrifugation et séchage en étuve à 105°C (norme T90-105) La pollution domestique produit environ 70 g de M.E.S. par habitant et par jour.

15 Action des MES Leur action est surtout mécaniques:
-augmentent la turbidité de l'eau,  photosynthèse -Si MES> 25mg/L risque de colmatage branchies poissons -modifient la nature des fonds, changeant la flore et la faune (faune et flore des fonds rocailleux disparaissent).MES colmatent interstice entre gravier, diffusion moindre de l’oxygène dans les fonds -Elles peuvent adsorber à leur surface des polluants chimiques et des bactéries dont des pathogènes.

16 Exemple: MES sur barrière de corail
Symbiose entre animal et cyanobactéries (photosynthétiques). Pas de lumière, mort des cyanobactéries Mort du corail MES du à augmentation érosion MES station épuration

17 III 14-Apport élément nutritifs
Écosystème aquatiques Éléments limitants la prolifération algale: N et P et parfois Si

18 Milieu oligotrophe Concentration faible en éléments nutritifs Milieu mésotrophe Concentration moyenne en éléments nutritifs Milieu eutrophe Forte concentration en élément nutritif

19 uni et pluri cellulaire Photosynthètiques (algue, certaines bactéries
Si N Carbone minéral CO2, HCO3- Respiration Fermentation Combustion Oxydation du carbone organique organisme uni et pluri cellulaire Photosynthètiques (algue, certaines bactéries Cycle du carbone Carbone organique Cx(HyO)z,croissance organismme H2O Respiration Combustion Consommation d’O2 Oragnismes superieurs, bactérie Cycle de l’oxygène Photosynthèse, Production d’O2 O2

20 Situation normale CO2, HCO3- Cycle du carbone
Carbone minéral Carbone organique Cx(HyO)z,croissance organismme Cycle du carbone O2 H2O Cycle de l’oxygène

21 azote Azote (nitrate, ammonium), : engrais déjection animale (épandage fumier, aquaculture), sortie station épuration ammoniaque gazeux dissous résultent le plus souvent de la décomposition des matières organiques présentes dans les eaux usées (~35% de l'azote éliminé seulement) Eau naturelle [NO3]< 10mg/L Sources rejet : 2/3 agricole, 1/3 domestique, très faible part industrielle Eau douce, [NO3]> 50 mg/L eau non potable (directive 3janvier 1989)

22 La concentration en nitrate dans les principaux fleuves européens reste constante, et augmente dans certains fleuves en Angleterre, France ou Espagne

23 Nitrate dans les eaux souterraines
Source IFEN

24 Évolution de la qualité de l’eau: le nitrate (maxima)
>20 mg /L 10-20 mg/L < 10 mg/L D’après IFEN

25 La Bretagne un taux de nitrates record : 33 kg à l'hectare par an, rien que dans la Bretagne Nord la moitié de la production française de porcs et de volailles est concentrée dans cette région qui ne représente que 6 à 8 % du territoire ! les douze millions de porcs = pollution équivalant à celle de 36 millions de personnes. Problème de conformité des élevages avec la loi sur les installations classées,

26 Quantités moyennes d’azote produites par animal
Vache à 73 kg/an Truie 17,5 kg/an Porc charcutier 3,5 kg/an Poule 0,5 kg/an Mère lapin cage 4,5 kg/an Ovin 10 kg/an

27 Phosphore Avant les années 1970, problèmes liés excès P dans l'eau peu connus en Europe. Les phosphates utilisés en abondance dans les engrais ,les produits de lavage, car ils permettent de lutter contre le calcaire de l'eau et les particules de saleté. quand conscience des problèmes d'eutrophisation en eau douce, de nombreuses campagnes ont eu lieu pour dénoncer les lessives "qui lavent plus blanc que blanc", et demander l'abandon des phosphates dans les produits de lavage. Les réactions ont été différentes selon les pays

28 1986, la Suisse a dicté une loi interdisant les phosphates dans les lessives
Belgique et en Allemagne, des accords ont été passés avec les fabricants pour promouvoir des produits sans phosphates la France est la mauvaise élève de la classe, puisqu'il reste encore difficile d'y trouver des lessives sans phosphates Un individu rejette 4,9g/j de phosphore (1,9 g excrétas, 3g lessive)

29 (phosphate): lessive, industrie
Sources: 50% origine domestique (25% détergent, 25% métabolisme humain , ~15% du phosphore éliminé dans les eaux usées ) , 20-30% industrie, 20-30% agricole seuil d'eutrophisation est estimé à 0,03 mg par litre

30 En France

31 . Bretagne rejet de 2,5 à 4 g par habitant et par jour
Dans le bassin de la Seine les rejets de phosphore s'élève à 1,9 g par habitant et par jour, ( forte urbanisation Paris, Rouen, Le Havre) . Bretagne rejet de 2,5 à 4 g par habitant et par jour rejets de phosphore dans la mer ont diminué de 20 à 30% entre 1985 et (IFEN) Diminution rejet industrie, déphosphatation dans certaines stations d’épurations précipitation, par voie chimique en ajoutant un réactif tel que le fer qui va former un précipité décantable, piégeage voie biologique avec Acinetobacter (bactérie) qui peut faire des réserves exceptionnelles de polyphosphates

32 l'exemple du Rhin rejets de phosphore particulièrement bas (0,3 g par jour et par habitant). l'interdiction des lessives contenant des phosphates en Suisse, la préférence des consommateurs allemands pour les produits sans phosphates, ainsi que la pratique de la déphosphatation station épuration dans ces deux pays.

33 Augmentation de la concentration en N, P, Si + eau peu renouvelée + température+lumière
Carbone minéral CO2, HCO3- Cycle du carbone Carbone organique Cx(HyO)z,croissance organismme H2O Cycle de l’oxygène Le phytoplancton et les algues se développent de manière très importante (bloom) O2

34 a)Prolifération de macro-algue
prolifération saisonnière massive d'une espèce de macrophyte particulièrement adaptée aux milieux riches (eutrophes), Figure 1. Individus de grande dimension d'Ulva armoricana, en suspension dans l'eau (Baie de Douarnenez, photo X.Caisey, IFREMER) Ces algues, couramment appelées "laitues de mer", appartiennent en fait à deux espèces différentes de la famille des ulves : Ulva armoricana et Ulva rotundata

35 Les espèces opportunistes
Les genres: Ulva (Ulva armoricana,Ulva rotundata, Ulva rigida), Monostroma(Monostroma obscurum), Enteromorpha (Enteromorpha intestinalis, Enteromorpha linza, Enteromorpha clathrata, Elodea Myrisphyllus en eau douce) Et moins souvent Chaetomorpha et Cladophora.

36 Prolifération au printemps et en été
Relations empiriques entre les flux d'azote et de phosphore apportés par les rivières en juin dans le sud de la Baie de Saint-Brieuc et le maximum annuel de biomasse atteint en juillet sur ce site les algues vertes (chlorophycées) se révèlent les plus aptes à profiter d'eaux à salinité variable très enrichies en nutriments, Prolifération au printemps et en été Exemple typique d'eutrophisation du milieu marin côtier, similaire à ceux affectant depuis plus longtemps certains écosystèmes d'eau douce

37 les « marées vertes » à ulves affectant depuis les années 70 de nombreux sites de la côte de Bretagne Démarrage printanier apogée en juillet putréfaction estivale des dépôts de haut de plage Ramassage estival par les pouvoirs publics . Evolution saisonnière typique d'une marée verte à ulves sur la plage de Saint-Efflam (Côtes d'Armor).

38 Condition d’apparition de marée verte
conditions environnementales propices à la croissance des macroalgues, la lumière accessible aux thalles des algues suffisante, température géographie du site propice au confinement de la biomasse formée, sinon pas accumulation visible d'algues

39 conséquences Gêne pour la pêche (colmatage des filets et des chaluts de petits navires côtiers) entrave croissante aux activités de conchyliculture (recouvrement de bouchots) Gêne pour baignade (gêne dans l’eau, odeur sur plage, asticot) Mer Baltique, Cladophora peut produire toxine contre œuf poisson Coût pour enlever algues sur plages (~ tonnes par ans) en Bretagne

40 Utilisation des macroalgues
Décharges, N et P, non éliminé Compostage, sol saturé en N et P en Bretagne, coût transport Méthanisation, production de bio-gaz mais forte teneur en eau > 97 % de la biomasse fraîche, donc semble non-rentables Evolution saisonnière en Baie de Saint-Brieuc des teneurs en azote et en phosphore du tissu des ulves de la marée verte (en tiretés: la teneur en-dessous de laquelle l'arrêt de la croissance a été expérimentalement observé ; d'après Dion et al., 1996)

41 Belgique : les lessives en accusation
, la zone côtière dans laquelle se jette l'Escaut, qui reçoit les eaux usées entre autres de Lille, Gent et Bruxelles, est souvent victime de "blooms d'algues" (poussées d'algues considérables).

42 côtes belge, hollandaise et parfois allemande : Effet esthétique ,
Le taxon “Phaeocystis”, produit un mucus, qui se transforme en mousse sous agitation (fort vent et forte vague) qui recouvre les plages marine et bord de lacs. Susceptible de perturber les larves de poissons plats

43 Mer noire 30 dernières année détérioration de la qualité de la mer noire due à l’eutrophisation Entre 1970 et 80, 5 million de T de poissons morts (perte de 2 billion de US$ ) Fuite des touristes (1995 , étude : détérioration de 10%de la qualité de l’environnement= perte de 360 millions de US$ /an.

44 b) Proliferation des micro-algues
Haute concentration en éléments nutritifs Forte biomasse Phytoplanctonique et algale Obscurcissement Du milieu, Épuisement des éléments nutritifs Mort des algues et du phytoplancton

45 Les bactéries décomposent la Matière
Carbone minéral CO2, HCO3- Cycle du carbone Carbone organique Cx(HyO)z, organismes morts Les bactéries décomposent la Matière Organique, et consomment O2 dissout Anoxie dans l’eau Odeur œufs pourris Mort des organismes H2O Cycle de l’oxygène O2

46 c) Prolifération de micro-organismes toxiques
Prolifération de phytoplancton ou cyanobactérie produisant des toxines Action directe ou accumulation dans chaîne alimentaires (ex coquillages) l'homme sensible à ces toxines, comme les animaux marins: poissons, mammifères. Certains poissons meurent (harengs, morue, saumons...) d'autres accumulent les toxines dans le foie et d'autres organes et provoquent la mort des prédateurs qui les consomment (poissons, oiseaux, mammifères marins). Dinophysis, responsable des intoxication par les huîtres, toxique à partir de 200 cellules par litre d’eau)

47 En 1987, 14 baleines à bosse sont venues mourrir à Cap Cod (côte atlantique des USA): la cause était une toxine paralysante produite par un dinoflagellé (algue unicellulaire), accumulé dans le foie et les reins des maquereaux trouvés dans l'estomac des baleines. En 1991, des cormorans et pélicans ont été empoisonnés en Californie par une toxine produite par une diatomée (algue unicellulaire). 149 personnes mortes à palm Island(Australie) Contamination eau boisson (cyanobactérie toxique)

48 Plusieurs types de toxines:
-  type paralytique Neurotoxic shellfish poisoning (NSP). : picotements et engourdissements de la bouche, des doigts, grande faiblesse musculaire, pouvant aller jusqu à la paralysie respiratoire et la mort par asphyxie     - type diarrhéique Diarrhoeic shellfish poisoning (DSP). : vomissements, nausées, diarrhées -type neurotoxique Amnesic shellfish poisoning (ASP). : diarrhées, vomissements, douleurs musculaires, angoisses, amnésie, transpiration Hépathotoxique :Venerupin shellfish poisoning (VSP).hémorragie foie -dermotoxine: Provoques des brûlures ou des inflammations de la peau

49 En France, les espèces les plus courantes
Genre: Alexandrium et Dinophysis: DSP Genre Pseudo-Nitzschia: ASP

50 Exemple dans le région Zones conchylicoles: Étang de Thau
Baie de Toulon, golfe de Fos Ramassage de Télines en Camargue

51 III- 15 Apport de matière organique
Matières organiques ou oxydables (MO) : Elles constituent la nourriture principale des micro_organismes également consommateur de 1'oxygene dissous dans l'eau. excès de matière organique provoque une prolifération de microorganismes et une desoxygenation de l'eau qui peut être fatale à la vie aquatique. Ce paramètre correspond a une moyenne pondérée de la demande biochimique en oxygène à 5 jours (DBO5) et de la demande chimique en oxygène(DCO).

52 Exemple:les eaux usés domestique
Chaque Français utilise en moyenne 150L d'eau par jour dont la quasi-totalité est ensuite rejetée : Ce sont les eaux usées domestiques Ces eaux usées domestiques= les eaux «ménagères » (eaux de cuisine et de salle de bain) + les eaux de « vannes »(WC). eaux ménagères = 2/3 du total des eaux usées domestiques contiennent notamment des graisses, des savons et détergents, des matières en suspension et des matières organiques ou minérales.

53 1 personne: L/jour -70 a 90 g de matière en suspension -60 a 70 g de matière organique -15 a 17 g de matière azotées -4 g de phosphore -plusieurs milliard de germes pour 100 ml

54 Matière deversé dans l’eau=consommation d’oxygène
o     Teneur en oxygène exprimée en mg/L Les poissons sont en danger si < 5-6 mg/l La demande chimique en oxygène (DCO ) C’est la quantité d’oxygène(mg) consommée dans un litre d’eau par les matières oxydables sous l’action d’un oxydant chimique ( norme française T90-101)

55 La demande biologique en oxygène (DBO)
c’est la quantité d’oxygène nécessaire à l’oxydation par voie biologique (microorganismes) des matières organiques présentes dans 1 litre d’eau .(20°C, obscurité pendant 5j, DBO5) (norme française T90-103) (DBO5=0.684.DBOtotale) consommation proportionnelle à la quantité de MO biologiquement oxydable

56 0<DBO5/DCO<1 une eau dont le rapport DBO5/DCO >0,3=biodégradable o    Matières oxydable (MOX) Ensemble des matières contenues dans l’effluent (1l) dotées d’un pouvoir réducteur MOX=(DCO+2DBO5)/3

57 Rejet industriel de MO: l’équivalent habitant
 L’équivalent habitant (EH) correspond aux rejets moyens journaliers de chaque habitant dans les eaux. La valeur de l’équivalent habitant est fixée par arrêté généralement pour 5 ans -90g de Matières En suspension (MES) -57 g de Matière OXydables (MOX) 0 -2 équitox de matières inhibitrices -1,5g d’azote réduits (azote organique et ammoniacal) -4g de phosphore total -0,05 g de composés organohalogénés adsorbables sur charbons actifs -0,23 métox -      -60 g DBO5 -120 g DCO -150l d’eau

58 ainsi une usine qui rejette 8 tonnes /j de MOX = ville de 140 000 habitants
EH=(MOX +(MES/3))/0,087=(DCO+2DBO5 +MES)/0,26

59 Ex : caves viticoles dans le Vaucluse
Vigne à raisin représente 40% de la surface agricole, production de hectolitres (national hl) effluent liquide -         fortement concentré en MO soluble et biodégradable (DCO/DBO5 environ 2) -         DCO= à mg/l -         DBO5 = 8000 à mg/l -         MES =4000 à 6000 mg/l -         Carence en phosphore et azote -         Richesse en potassium -         4<pH<7

60 la pollution brute est estimée à 440 000 EH
population Vaucluse habitants en 1999 donc Cave entreprise polluante , installation classée dans le Vaucluse (simples déclaration pour production hl, et autorisation de production pour >20 000hl) installations classée sont sous la surveillance de DDAF (Direction Départementale de l’Agriculture et de la Forêt)(cas Vaucluse pour cave vinicole)

61 Brasserie: 50 à 200 EH /hectolitre/j
Abattoir: 70 à 200 EH/bœuf/j Laiterie (USA) : 30 à 80 EH/ 1000L/J

62 III-16-Apport de substances toxiques
Les métaux lourds Les matières organiques toxiques Pesticides Détergents Hydrocarbures

63 A-Devenir de la pollution
le rejet d’un polluant dans un milieu peut être suivi par - des phénomènes de contamination (air <-> eau , eau <-> sédiment…) -et de bioaccumulation (mercure, pesticide, DDT….) insecticide voisin du DTT répandu sur un lac pour éliminer larves moustiques

64 bioaccumulation eau : 0,014 ppm phytoplancton : 5ppm
poissons planctophages : 7 à 9 ppm poissons chats superprédateurs : 22 à 221 ppm tissus adipeux des grèbes mortes : jusqu’à ppm bioaccumulation de  !!! bioaccumulation est plus importante dans les milieux aquatiques

65 L’écotoxicologie : l’effet des produits
L ’écotoxicologie est l’étude des produits chimiques sur l’environnement . On distingue les études monospécifiques des études plurispécifiques études monospécifiques (en général au laboratoire) se font par rapport à des systèmes biologiques de référence -écotoxicité aquatique -bactérie -algues -macro-invertébré benthique -crustacés (daphnie (eau douce), crevette (eau de mer) -poisson (poisson zèbre , truite (eau douce), bar (eau de mer)) -écotoxicité terrestre -ver de terre -végétaux supérieurs -oiseaux - abeille (protection culture)

66 La détermination de l’écotoxicité des produits
La toxicité aiguë : -mise en présence de l’organisme avec une série de concentration de produit -observation de l’effet induit , en 24h ou 48h : morts ou inhibition à chaque concentration -détermination de la concentration qui agit sur 50% des organismes mis en jeu (Concentration efficace CE50 ou Concentration Létale CL50)

67 études plurispécifiques (en labo ou à l’extérieur en mésocosme ou sur le terrain)
utilisation d’indice biologique, classification des organismes de très sensibles à peu sensibles à la pollution.

68 Espèce pollu-sensible ou pollu-tolérante

69 Espèce indicatrice

70 pollution aiguë et chronique
Intensité paramètre mesuré Seuil mortel (50% pop) Seuil effet chronique temps

71 Les toxicités aiguës sont évaluées par la teneur en matières inhibitrices et en micropolluant (métaux lourds, composés organiques de synthèse) Les matières inhibitrices sont évaluées à l’aide du test « daphnies » selon la norme française T (dilution qu’il faut appliquer à un échantillon pour immobiliser après 24h, 50% des daphnies mises en contact avec le produit L’unité de mesure des matières inhibitrices est « l’équitox » Equitox= 1/ (CL50/24h)

72 Le métox Toxicité à long terme exemple des métaux lourds :
Toxicité à long terme exemple des métaux lourds : (unité de mesure le métox) échelle de toxicité de 1 à 50 1g de zinc ou de chrome =1 métox 1g de cuivre ou de nickel= 5 métox 1g de plomb ou d’arsenic =10 métox 1g de mercure ou de cadnium =50 métox

73 a)Les métaux Corps simple doué d'un éclat particulier (éclat métallique) , bon conducteur de la chaleur et de l'électricité et formant par combinaison avec l’oxygène, des oxydes basiques La plus part des éléments chimiques sont des métaux Constituants essentiels de la croûte terrestre Érosion + activité de l’H, passage dans écosystèmes atmosphériques et aquatiques

74 Les métaux toxiques et métaux lourds
Les métaux lourds: Ce sont des métaux de forte masse atomique toxiques, à l'état élémentaire ou combiné, à partir d'une concentration minime. Ils sont présents normalement dans le milieu marin en faible dose. Ces métaux sont très employés depuis le début de l'ère industrielle et ils s'accumulent dans la mer. Les plus dangereux et les plus répandus sont le mercure, le plomb, le cadmium, le chrome

75 Les métaux essentiels et non essentiels
concentration Croissance, rendement Croissance, rendement déficiente optimale toxique tolérable toxique concentration Métaux essentiels (Cu, Zn) Métaux non essentiels (Cd, Pb,As , Hg, Cr, Ni)

76 les métaux essentiels et métaux toxique
-les métaux essentiels (Cu, Zn) qui peuvent avoir un effet bénéfique lorsqu'ils sont à une faible concentration, puis devenir toxique à plus haute concentration et même létale -les métaux sans caractères essentiels (Cd, Pb) avec des concentrations tolérables et qui très vite deviennent toxiques -les métaux toxiques très peu solubles donc sans danger car et /ou très rares, les métaux très toxiques et relativement accessibles

77 Les métaux recherchés micropolluants minéraux recherchés : l'arsenic (As), le cadmium (Cd), le chrome(Cr), le cuivre (Cu), le mercure (Hg), le nickel (Ni), le plomb(Pb) et le zinc (Zn)(circulaire n° du 18 mai 1990) présence d'origine naturelle ( nature géochimique des terrains drainés) activités anthropiques peuvent conduire à une augmentation de ces concentrations naturelles. Exemples: Combustion des carburants Processus de fusion des minerais Procédés industriels écoulement de produits toxiques

78 As La toxicité de l'arsenic dépend essentiellement de sa forme chimique : ses composés minéraux sont plus toxiques que ses composés organiques. Il est classé comme «substance très toxique pour l'environnement aquatique» par l'arrêté du 02/02/1998 relatif aux installations classées.

79 Cd Il est bioaccumulable et répertorié comme toxique par l'INRS sous ses formes sulfure et oxyde de cadmium. C'est une substance classée «dangereuse prioritaire» par la Directive Européenne 2000/60/CE. Cu Le cuivre métallique est insoluble dans l'eau, mais la plupart de ses sels sont solubles : chlorures, nitrates, et sulfates de cuivre. Les carbonates, hydroxydes et sulfures de cuivre sont quant à eux insolubles.

80 Cr Les dérivés du chrome se retrouvent dans l'eau essentiellement sous forme oxydée : le chrome trivalent (Cr III) et le chrome hexavalent (Cr VI). La classification CEE (étiquetage réglementaire des substances et préparations dangereuses) identifie ces deux dérivés du chrome comme «très toxiques pour les organismes aquatiques, et pouvant entraîner des effets néfastes à long terme pour l'environnement aquatique»

81 Hg C'est une substance classée dangereuse prioritaire par la Directive Européenne 2000/60/CE. De plus, la classification CEE (étiquetage réglementaire des substances et préparations dangereuses) identifie le mercure comme «très toxique pour les organismes aquatiques, et pouvant entraîner des effets néfastes à long terme pour l'environnement aquatique»

82 Ni C'est une substance classée prioritaire par la Directive Européenne 2000/60/CE. Pb La classification CEE (étiquetage réglementaire des substances et préparations dangereuses) identifie le plomb comme une substance «présentant des dangers d'effet cumulatif et présentant des risques possibles d'altérations de la fertilité». C'est de plus, une substance classée «prioritaire actuellement en examen» par la Directive Européenne 2000/60/CE.

83 Ordre de toxicité et spéciation
+ Hg-As-Cu-Cd-Zn-Pb-Cr-Ni-Co – Spéciation: différentes formes de l’élément (forme métallique, ions, formes oxydés, méthylée) Les métaux ne sont pas éliminés des écosystèmes aquatiques par processus naturels (pas biodégradables) Les métaux toxiques comme le Hg, Cd, As , Cu ont tendance à s'accumuler dans les sédiments de fond. processus de remobilisation + spéciation Entrée dans la chaîne biologique.

84 Exemple : le cas du mercure
Le teneur naturelle du mercure dans l'eau de mer est estimée à 0,03 microgramme par litre. Il est utilisé dans la fabrication des biocides, de certaines peintures et intervient comme catalyseur. On a estimé à tonnes par an la quantité de mercure d'origine artificielle introduit dans le milieu marin par les effluents industriels et le ruissellement sur les terres agricoles. Sa toxicité est décelable dès 0,1 microgramme /l pour le phytoplancton

85 Mercure:bioaccumulation dans chaîne alimentaire
Minamata:village côtier japon 1954 -usine Chisso produisant de l’acetaldehyde avec Hg comme catalyseur -rejet quantité très faible Hg dans fleuve -Accumulation chaîne alimentaire mer -les chats de la ville portuaire: effet neurologique japonais contaminés -mort centaine de personnes (857),plusieurs centaines de survivants gravement handicapés (paralysie, déficience mentale) et incurables -chair poisson contenait 10 à 20 mg/kg Bio-accumulation de

86 L'origine du mercure se trouvait dans les effluents d'une usine chimique produisant de l'acetaldéhyde avec du sulfate de mercure comme catalyseur. Les quantités rejetées étaient très faibles et bien au-dessous du seuil de détection dans l'eau de mer, le mercure était accumulé le long des chaînes alimentaires jusqu'à atteindre le seuil de toxicité pour l'homme (bio-accumulation et bio-concentration dans la chaîne alimentaire). La chair des poissons en contenait de 10 à 20 mg/kg, ce qui correspondait à un facteur de concentration de

87 La transformation par les bactéries en anaérobiose
. Les composés mercuriels sont transformés par les organismes en forme organique (comme le méthyl-mercure) bien plus toxiques. Ces composés lipo-solubles sont principalement des toxiques du système nerveux. Les invertébrés comme les vertébrés y sont sensibles. Episodiquement, des poissons sont déclarés impropres à la consommation à cause de la teneur trop élevée de leur chair en mercure. En France, le taux maximum recommandé est de 0,5 mg/kg dans le poisson.

88 -teneur naturelle Hg dans l'eau de mer est estimée à 0,03µg/L.
Il est utilisé dans la fabrication des biocides, de certaines peintures et intervient comme catalyseur. -rejet tonnes /an en milieu marin (rejets industriels, agricoles) Sa toxicité -dès 0,1 microgramme /L pour le phytoplancton. -methylmercure liposoluble, toxique système nerveux. -invertébrés comme les vertébrés y sont sensibles. - -En France, le taux max recommandé est de 0,5 mg/kg dans le poisson. parfois valeur supérieure dans Thons ou Lieus

89 Les principales sources de pollution sont:
les piles, les thermomètres au mercure (désormais interdits), certaines peintures marines (contenant en plus des PCB) et certains fongicides. Les rejets industriels sont strictement contrôlés, au moins dans l'Union Européenne (limite fixée à 0,05 mg/l d'effluents). Le mercure est toujours largement utilisé pour extraire l'or des gisements, notamment en Amérique du Sud

90 Les micropolluants organiques
Ce sont en grande majorité des produits de synthèse issus de l'activité anthropique. PCB : polychlorobiphényles. Ce sont des substances chlorées très stables chimiquement et thermiquement Bonne propriété électrique Résistance au feu utilisés dans: _les transformateurs électriques comme isolants (les anciennes installations encore en fonctionnement en contiennent donc toujours) de vernis, encres, peintures solvants... Leur combustion peut générer des dioxines et furanes, substances cancérigènes et mutagènes , perte fertilité

91 Ils ont une très faible solubilité dans l'eau, et une forte affinité pour les matières en suspension et les lipides. Ils s'accumulent donc dans le milieu naturel et se bioaccumulent fortement dans la chaîne alimentaire (par exemple dans la graisse des poissons). Production a augmenté de 1920 à 1970, maintenant production presque arrêté , élimination par combustion Du fait de leur importante persistance dans le milieu et de leur forte aptitude à la bioaccumulation, ils font l'objet de restrictions d'usage importantes (utilisations limitées par l'arrêté du 8 juillet 1975). De plus, le décret du 02/02/87 interdit la mise sur le marché des appareils contenant des PCB.

92 Loi 1996 prévoit sur 20 ans destruction et décontamination (directive 96/59/CE)
Production cumulée estimés à t dont 40% déversé dans l’environnement 60% encore en usage ou présent en décharge

93 Les hydrocarbures Molécules hydrophobes, beaucoup C et H
Létalité générale quand les HC arrivent en quantité massive. en général, il y a diminution de la photosynthèse et donc diminution de la biomasse végétale. Pour le phytoplancton, le seuil de toxicité est de 10 a 100 ppm (toxicité létale DL50 48 ou 96 h) (1 ppm = 1µg/g; lppb=1µg/kg) les larves de poisson meurent vers 1ppb (DL50) le seuil de sub-létalité 0,01ppb, la baisse de la pêche est une conséquence dans les zones côtières.

94 Lors d'analyses en surface (prélèvement des boulettes avec filets),
< 0,1 mg/m2 milieu non pollué 0,1 a 1 mg/m2 milieu peu pollué 1 a 5 mg/m2 haute pollution >5 mg/m2 très haute pollution moyenne mesurée en mer : Mer Méditerranée : 2,9 mg//m2 dans 1'Ocean Atlantique 0,6 mg//m2 Dégradation lente (par bactéries) 5ans pour pétrole déversé par le Torrey Canyon 1967 10 ans pour celui de l’AMOCO CADIX 1978

95 Lorsqu'on fait des analyses dans la colonne d'eau
1 à 2 µ.g/L faible pollution lµg/l= 1 ppb + de 2 µg/L pollution Mer Méditerranée du nord 9,9 ppb et Atlantique 2ppb

96 Les détergents Les détergents sont des molécules organiques mettant en oeuvre 2 groupements sur une chaîne : 1 hydrophyle, et 1'autre hydrophobe Les détergents anioniques (les plus utilises 80%), les non ioniques (19%) les cationiques (16-18%).

97 Dégradation des détergents
Dépend de la formule chimique Le TBS (tretapropyllene benzeno sulfonate) n'est pas biodegradable, le LAS (alkyl benzeno sulfonate linéaire est très proche chimiquement de la précédente mais n'a pas de ramification sur sa chaîne linéaire, ce qui la rend biodégradable

98 Toxicité des détergents
Pour les poissons la DL50 (96h) est de 1 à 10 ppm. II y a aussi réduction de l'activité larvaire. Les détergents diminuent la concentration en oxygène dissous et la transmission de la lumière. Si diminution de la salinité, diminution de la toxicité. Dans les estuaires et dans les eaux douces, les organismes seront moins sensibles.

99 les biocides II y a plusieurs centaines de pesticides en usage à l'époque actuelle. Un (biocide) pesticide est une substance ou une préparation à 1'exclusion des produits pharmaceutiques et vétérinaires utilisés pour lutter contre les êtres vivants nuisibles à 1'homme de façon directe ou indirecte. Le terme pesticide englobe en fait, les insecticides, herbicides, fongicides, raticides etc. .

100 Les pesticides chlorés
. .L'intérêt principal porté à ces produits chimiques provient de leur toxicité, de leur persistance et de leur forte capacité a la bioaccumulation. (demie vie de 10 ans). Le groupe le plus répandu des pesticides chlorés est la famille du DDT.